- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
morfologie
G1061 - Mineralogie I
Hodnocení materiálu:
Vyučující: doc. RNDr. Zdeněk Losos CSc.
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiáldelší a kratší. Průběh pasných hran je klikatý tzn., že plochy stýkající se v jedné hraně neleží nad sebou, ale jsou vůči rovníkové rovině stočeny kolem 2-četné osy střídavě vpravo a vlevo. Pozitivní skalenoedr (výchozí plocha v kladném horním oktantu) má proti pozorovateli nahoře vpředu hranu delší a tupější, negativní skalenoedr má proti pozorovateli hranu kratší a ostřejší. Běžným skalenoedrem (např. u kalcitu) je {21-31}.
Oddělení ditrigonálně pyramidální (3m)
S vertikálou souhlasí 3-četná osa rotační, ve které se protínají tři vertikální roviny souměrnosti, které jsou kolmé na krystalografické osy.
Plochy na vrchní části krystalu patří jinému tvaru než ve spodní části krystalu, protože chybí horizontální rovina souměrnosti a dvojčetné osy. Existují zde čtyři ditrigonální pyramidy s indexy {hk-il}, {kh-il}, {hk-i-l} a {kh-i-l}. Prvořadé hexagonální prizma se zobrazí jako dvě různocenná trigonální prizmata. Dále mohou být přítomny čtyři trigonální pyramidy {h0-hl}, {0h-hl}, {0h-h-l} a {h0-h-l}, ditrigonální prizmata a pédia.
Oddělení trigonálně trapezoedrické (32)
S osou z je totožná 3-četná rotační osa a na ni jsou kolmé tři 2-četné osy ve směru krystalografických os.
Existují čtyři trigonální trapezoedry, které se skládají ze šesti ploch (asymetrické různoběžníky - trapezy), které se sbíhají v klikatě běžících pasných hranách. Rozlišujeme tyto trapezoedry - pravý kladný {hk-il}, levý kladný {i-k-hl}, záporný pravý {-ki-hl} a záporný levý {kh-il}. Z dalších tvarů mohou být přítomny: pinakoid, trigonální prizma, hexagonální prizma, ditrigonální prizma a romboedr.
Oddělení romboedrické - (3
Vertikální osa je totožná s 3-četnou osou inverzní tj. kombinace 3-četné rotační a středu symetrie.
Plocha v obecné poloze se zobrazí jako romboedr, přítomno může být hexagonální prizma a bazální pinakoid.
Oddělení trigonálně pyramidální (3)
Jediným prvkem symetrie je 3-četná osa ve směru vertikály.
Obecným tvarem je trigonální pyramida {hk-il}. V kombinaci s ní se můžou vyskytovat pédia a trigonální prizmata.
Kubická soustava
Tvary kubické soustavy se vztahují ke třem navzájem kolmým osám stejné délky. Pouze formálně se tyto stejnocenné osy označují a1, a2, a3.
V Hermann - Mauguinově značení je první symbol vztažen ke směru krystalografických os tzn., že jsou přítomny tři 4-četné osy rotační nebo inverzní, nebo tři 2-četné osy. Druhý symbol odpovídá směru čtyř diagonálních os trojčetné symetrie mezi rohy krychle (směr tělesové úhlopříčky krychle). Třetí symbol odpovídá prvku symetrie ve směru protilehlých hran krychle (celkem šest směrů).
Při označování tvarů se vybírá symbol, kde jsou h, k, l kladné (pokud je to možné).
V kubické soustavě mohou existovat pouze uzavřené tvary, které se nevyskytují v jiných soustavách a naopak, tvary z jiných soustav (ač uzavřené) se nemohou vyskytovat v odděleních kubické soustavy.
Oddělení hexaoktaedrické (4/m(3 2/m)
Krystalovým osám odpovídají tři 4-četné rotační osy na něž jsou kolmé tři osní roviny souměrnosti. V diagonálních směrech leží čtyři 3-četné inverzní osy symetrie. Šest 2-četných rotačních os půlí úhly mezi krystalografickými osami a k nim je kolmých šest diagonálních rovin souměrnosti. Přítomen je i střed symetrie. Toto oddělení má nejvyšší počet prvků symetrie, lze je označit jako nejvýše symetrické.
Hexaedr (krychle) {100} je tvar se šesti čtvercovými plochami, které navzájem svírají úhel 90°. Každá plocha protíná jednu krystalografickou osu, s dalšími dvěmi je rovnoběžná.
Oktaedr {111} je složen z osmi ploch (rovnostranných trojúhelníků), kdy každá z nich protíná všechny krystalografické osy ve stejných úsecích. Ve spojkách s krychlí utíná oktaedr symetricky její rohy.
Rombický dodekaedr (dvanáctistěn kosočtverečný) {110} má 12 kosočtvercových ploch, která vytínají na dvou osách stejné úseky a s třetí osou jsou rovnoběžné. Na spojkách s krychlí nebo oktaedrem utínají plochy dodekaedru hrany krychle i oktaedru.
Tetrahexaedr (čtyřiadvacetistěn krychlový) {hk0} se skládá z 24 rovnostranných trojúhelníků. Každá plocha vytíná dvě osy v různém poměru a s třetí je rovnoběžná. řečeno jinak, nad každou plochou krychle je „tetragonální pyramida“ vyšší nebo nižší, podle poměru h:k.
Tetragon trioktaedr (čtyřiadvacetistěn deltoidový) {hll} má 24 ploch, kdy každá protíná jednu osu jednotkově a další dvě ve stejném násobku té první. Nejobecnějším tvarem je {211}.
Trigon trioktaedr (čtyřiadvacetistěn trojúhelníkový) {hhl} má 24 trojúhelníkovitých ploch, kdy každá vytíná dvě osy jednotkově a na třetí libovolný násobek. Různé tvary mají různý sklon ploch, nejběžnější je {221}.
Hexaoktaedr (osmačtyřicetistěn) {hkl}. Tento obecný tvar je tvořen 48 trojúhelníkovými plochami, které vytínají všechny tři osy v různých délkách. Obecným tvarem je {321}.
Pro identifikaci tvarů je v tomto oddělení nutné nejdříve určit směr krystalografických os (4-četné osy). Po provedení orientace krystalu v souřadném systému lze snadno identifikovat plochy krychle, oktaedru a dodekaedru, protože vytínají jednu, dvě nebo tři osy v jednotkových vzdálenostech.
Oddělení hexatetraedrické -(43m
Tři krystalografické osy odpovídají třem osám 4-četným inverzním. Čtyři osy diagonální jsou totožné s 3-četnými osami a zároveň je přítomno šest diagonálních rovin symetrie.
Obraz 86 - Oddělení hexatetraedrické -(43m
Tetraedr pozitivní {111}, negativní {1-11}. Tvar je složen ze 4 rovnostranných trojúhelníků, z nichž každý vytíná na všech krystalových osách stejné úseky. Tvar lze odvodit z oktaedru střídavým vynecháváním horních a dolních ploch. Pozitivní a negativní tetraedr jsou geometricky ekvivalentní tvary a lze je rozeznat jen na spojkách. V případě, že jsou na stejném krystalu oba tvary vyvinuty rovnoměrně, nerozlišíme je od oktaedru, pouze v případě kdy se liší kvalita ploch obou tvarů (lepty, rýhování, lesk).
Trigon tritetraedr pozitivní {hkk}, negativní {h-kk}. Obě dvanáctiploché formy do sebe přecházejí pootočením o 90°.
Tetragon tritetraedr pozitivní {hhl}, negativní {h-hl}. Jde o dvanáctiplochý tvar, kde se místo jedné plochy tetraedru vyskytují 4 čtyřúhelníkové plochy.
Hexatetraedr pozitivní {hkl}, negativní {h-kl}. Tvar má 24 ploch a můžeme si ho představit jako tetraedr, jehož plocha byla nahrazena šesti jinými.
Oddělení pentagon - trioktaedrické (432)
V tomto oddělení najdeme nejúplnější možnou kombinaci os symetrie bez přítomnosti rovin a středu symetrie. Z obecné plochy vzniká pravý {hkl} nebo levý {khl} enantiomorfní pentagon - trioktaedr (čtyřiadvacetistěn pětiúhelníkový).
Oddělení didokaedrické (2/m(3)
Tři krystalografické osy odpovídají 2-četným osám rotace a na ně jsou kolmé tři osní roviny, které jsou i rovinami symetrie. Ve směru tělesových úhlopříček krychle leží čtyři 3-četné inverzní osy.
Pentagon - dodekaedr {hk0} pozitivní, {kh0} negativní. Tvar se skládá z 12 pětiúhelníkových ploch, kdy každá plocha protíná jednu osu v jednotkové vzdálenosti, druhou osu v násobku jednotkové vzdálenosti a s třetí osou je rovnoběžná. Pozitivní tvar převedeme do negativního otočením o 90°. Nejběžnějším tvarem je {210}.
Didokaedr pozitivní {hkl}, negativní {khl}. Vznikne z obecně orientované plochy a má 24 ploch, které odpovídají polovině ploch na hexaoktaedru. Tvar si lze představit i jako dvě plochy nad plochou pentagon - dodekaedru.
Vedle předcházejících tvarů se můžeme na spojkách tohoto oddělení setkat i s krychlí, dodekaedrem, oktaedrem, tetragon - trioktaedrem a trigon - trioktaedrem. Na některých krystalech jsou tyto tvary tak dobře vyvinuty, že je nerozeznáme od tvarů oddělení 4/m-32/m. Obvykle ale vykazují plochy těchto tvarů např. rýhování nebo leptové znaky, což prozrazuje nižší symetrii.
Oddělení pentagon - tritetraedrické (23)
Krystalografickým osám odpovídají 2-četné rotační osy a čtyři diagonální směry jsou totožné s 3-četnými rotačními osami.
Obecný tvar {hkl} pentagon - tritetraedr je omezen dvanácti shodnými nepravidelnými trojúhelníky a může být pravý kladný {khl}, levý kladný {hkl}, pravý záporný {h-kl} a levý záporný {k-hl}. Z dalších tvarů může být přítomen hexaedr, dodekaedr, pentagon - dodekaedr, tetraedr nebo tetragon - tritetraedr.
V kubické soustavě jsou všechny tvary uzavřené. V přehledu je uvedeno několik úhlů ploch, které mohou být nápomocny při pojmenovávání tvarů:
krychle (100) - krychle (010) = 90°
oktaedr (111) - oktaedr (-111) = 70°32´
dodekaedr (011) - dodekaedr (101) = 60°
krychle (100) - oktaedr (111) = 54°44´
krychle (100) - dodekaedr (110) = 45°
oktaedr (111) - dodekaedr (110) = 35°16´
Krystalové srůsty
Doposud jsme se věnovali popisu dokonalých (automorfních, euhedrálních) krystalů, které jsou však v přírodě relativně vzácné. Většina minerálů se vyskytuje ve formě náhodných zrnových agregátů, většinou jako součást hornin. Tato zrna jsou obecně xenomorfní (nepravidelně omezená), ale jejich vnitřní stavba je krystalická.
Relativně běžné jsou ale i srůsty dobře vyvinutých krystalů nebo nepravidelných zrn, které nejsou náhodné. Je to např. paralelní srůst shodných krystalických látek nebo prorůstání dvou krystalických látek různého složení (epitaxie). Pokud srůstají individua podle jistých pravidel (prvků symetrie), označujeme to jako dvojčatění nebo dvojčatné krystaly.
Paralelní srůsty
Paralelní srůst je agregát identických krystalů, jejichž krystalografické osy a plochy jsou paralelní. Takové agregáty (i když reprezentovány několika jedinci) označujeme stále jako monokrystaly (vzhledem k jejich struktuře). Srůsty tohoto typu jsou velmi pravděpodobné, protože na úrovni atomů je celková potenciální energie uspořádání atomů ve struktuře nižší než u náhodných srůstů.
Epitaxie
Pokud podle určitého pravidla srůstají dvě krystalické látky odlišného složení, mluvíme o epitaxi. U takových dvou krystalů jsou složení a struktura sice rozdílné, ale najdou se strukturní roviny, které jsou si na úrovni atomové stavby podobné. Příkladem může být srůst staurolitu podle plochy (010) s kyanitem podle plochy (100) nebo prorůstání plagioklasu podle (001) s mikroklinem podle (001) nebo (010) - tyto tři roviny mají dobrou shodu ve vnitřní stavbě.
Dvojčatění
Dvojče je symetrický srůst dvou nebo více krystalů stejné látky. Tato krystalograficky definovaná prorůstání se označují jako dvojčatné krystaly. Individua jsou souměrná vzhledem k prvku symetrie, který na jednotlivých krystalech chybí. Tento nový prvek symetrie - dvojčatný prvek (pozor ne dvojčetný!!!) převádí individuum do dvojčatné pozice. Dvojčatné operace, které převádí krystal, mohou být:
zrcadlení v dvojčatné rovině
rotace kolem krystalového směru o 180° - dvojčatná osa
inverze vůči bodu - dvojčatný střed
Dvojčatění je definováno dvojčatným zákonem, který krystalograficky definuje bod, osu nebo rovinu. Rovina se označuje Millerovým indexem a směr osy podobně jako symbol zóny.
Povrch, kde se individua spojují označujeme jako kontaktní nebo dotykový povrch, resp. kontaktní plocha. Je-li dvojčatný zákon definován dvojčatnou rovinou, je tato rovina vždy paralelní s některou možnou krystalovou plochou, ale nikdy s rovinou symetrie. Dvojčatná osa je osa zóny nebo směr kolmý na mřížkovou rovinu. Např. jí může být 3-četná rotační osa, kolem níž otočíme o 180°.
Dvojčatění
Dvojčatné krystaly jsou obvykle rozdělovány na kontaktní dvojčata (dotyková) a penetrační dvojčata (prorostlice). Kontaktní dvojčata se srůstají v dvojčatné rovině (mají pravidelný dotykový povrch), penetrační dvojčata jsou definována zpravidla směrem dvojčatné osy - jejich srůstová plocha je nepravidelná.
Vícenásobné dvojčatění vzniká, pokud několikrát aplikujeme stejný dvojčatný zákon. Jsou-li všechny srůstové plochy rovnoběžné, vzniká polysyntetické dvojčatění, pokud nejsou srůstové plochy různoběžné, vzniká cyklické dvojčatění.
Pseudomorfózy
Takto se označuje jev, kdy vnější tvar minerálu neodpovídá jeho chemickému složení. Vzniká zpravidla nahrazením původního minerálu jiným minerálem, který zaujme krystalový tvar předchozího. Příkladem může být nahrazení kubického krystalu pyritu limonitem. Mezi pseudomorfózami se někdy vyčleňují různé typy, např. perimorfóza (obalová pseudomorfóza), zoomorfóza (nahrazení živočišné fosilie) apod.
Polymorfie
Pokud chemická látka (minerál) krystalizuje ve více typech struktur (v závislosti na teplotě a tlaku), označuje se tento jev jako polymorfie. Jednotlivé strukturní typy této látky se označují jako polymorfní modifikace nebo polymorfy. Jednotlivé polymorfní modifikace se zpravidla označují (, (, ( atd., přičemž ( označuje polymorf stabilní při nejnižších teplotách. Polymorfie chemických prvků se označuje jako alotropie.
Důvody, proč jedna látka krystaluje ve více typech struktur, jsou dány vnitřní energií jednotlivých struktur. Vnitřní energie se zvyšuje v důsledku růstu teploty a má za následek vyšší frekvenci teplotních vibrací atomů. Podobný efekt může vyvolat i zvyšování tlaku, kdy dochází ke změně hustoty uspořádání částic ve struktuře. Dají se vyčlenit tři typy polymorfních reakcí: rekonstruktivní (ireversibilní), reversibilní a uspořádané-neuspořádané přechody.
Rekonstruktivní polymorfní přeměna (ireversibilní)
Dochází k rozsáhlému přeuspořádání struktury na jiný typ, přičemž dochází k destrukci vazeb a vzniku jiných, popř. se mění celé stavební jednotky. Celá přeměna vyžaduje značné množství energie, probíhá zpravidla zvolna a je nevratná.
Příkladem může být přeměna vysokoteplotních modifikací SiO2 na nízký křemen nebo přeměny v andalusit - sillimanit - kyanit. Jelikož přeměna proběhne pouze při vysoké aktivační energii, vysokoteplotní modifikace zůstávají často v metastabilním stavu (při nízkých teplotách) desítky miliónů let (např. ve výlevných horninách).
Reversibilní polymorfní přeměna
Při této polymorfní reakci dochází pouze k nepatrným posunům některých stavebních částic v rámci struktury - mění se vazebné úhly, případně meziatomové vzdálenosti. Potřebná aktivační energie je malá, nedochází k destrukci vazeb.
Příkladem takové reakce je přeměna vyššího křemene na nižší při 573°C. Dojde pouze k posunům tetraedrů SiO4 tak, že prostorová grupa vyššího křemene P6222 se mění na prostorovou grupu P3221.
Kontinuální přechody (order-disorder)
Pod tímto ne zcela výstižným názvem se skrývají polymorfní přeměny, které nemají fixní přechodový bod, ale probíhají kontinuálně. Celý princip je založen na faktu, že absolutně dokonalé uspořádání částic existuje pouze při teplotě absolutní nuly (-273,15°C). Postupným růstem teploty dochází k růstu neuspořádanosti až vznikne stav totálního chaosu. Na příkladu minerálů můžeme vidět tuto situaci následovně: těsně pod bodem tání mají stavební částice fáze tendenci opustit své pozice ve struktuře a se snižující se teplotou u nich tato schopnost klesá a celá struktura se určitým způsobem uspořádává. Jako příklad můžeme uvést vysokoteplotní modifikaci K-živce sanidin, která je vysoce neuspořádaná z hlediska rozmístění Al+3 ve struktuře. Nízkoteplotní mikroklin, kde Al+3 obsazuje pouze jeden typ tetraedru, se ze stejného pohledu jeví jako vysoce uspořádaný (důsledkem je jeho nižší symetrie).
Polytypie
Jedná se o speciální případ polymorfie, kdy se jednotlivé polytypy liší pouze v kladu zcela identických dvojrozměrných vrstev. V základní buňce se mění jediný parametr, zpravidla c. Značení jednotlivých polytypů se provádí číslicí a písmenem. Číslice označuje kolikátá vrstva po výchozí je v identické poloze a písmeno je symbolem symetrie. Např. u polytypu 4H je každá čtvrtá vrstva v identické pozici a symetrie je hexagonální. Příkladem polytypních látek je např. grafit, wurtzit nebo jílové minerály.
Izomorfie
Jedná se o schopnost látek různého složení vytvářet stejné krystalové tvary, resp. jejich vnitřní stavba patří ke stejnému strukturnímu typu - jsou izostrukturní. Atomy jednotlivých látek zaujímají shodné strukturní pozice, ale jejich velikost se může diametrálně lišit. Příkladem může být strukturní typ NaCl, ve kterém krystalují další látky: KCl, PbS, MgO, MnS a další. RTG difrakční záznam vykazuje u takových látek analogické difrakční linie, které mají ale jinou polohu a intenzitu.
Metamiktní stav minerálů
Minerál označovaný jako metamiktní je původně krystalická fáze, jejíž struktura byla narušena v důsledku rozpadu radioaktivních prvků (zpravidla obsažených v minerálu samém). Rozpad struktury je způsoben jejím bombardováním alfa částicemi, které se uvolňují z uranu nebo thoria. Tento rozpad může vést až k totálnímu rozkladu struktury (amorfizace) a rozpadu radioaktivních prvků na dceřiné produkty, které mají jiné atomové poloměry popř. valence. Stupeň destrukce struktury lze studovat pomocí RTG difrakce a HRTEM.
Celý proces se projevuje i na fyzikálních vlastnostech minerálu. Mezi nejdůležitější změny patří:
expanze základní buňky krystalové mřížky struktury
amorfizace minerálu (patrná opticky i RTG analýzou)
změna lesku, barvy a tvrdosti minerálu
Nejčastěji bývají tímto procesem postiženy zirkon, monazit, xenotim a thorit.
Vloženo: 29.07.2009
Velikost: 155,00 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz